Die Injektion von CO₂ in karbonatische Lagerstätten ist eine Schlüsseltechnologie zur Steigerung der Erdgasproduktion und zur Kohlenstoffspeicherung. Nach der Injektion von CO₂ in das Reservoir löst es sich im Lagerstättenwasser und bildet eine saure Flüssigkeit, die teilweise Mineralien auflöst und dadurch Änderungen der Porositäts- und Permeabilitätsparameter des porösen Mediums verursacht. Ein gekoppeltes Reaktions-Transport-Modell wurde mit der lattice Boltzmann Methode (LBM) aufgebaut und durch Verdrängungsexperimente mit Mikro-Computertomographie (Micro-CT) unter Hochtemperatur- und Hochdruckbedingungen validiert. Es wurde der Porenskalen-Mechanismus der CO₂-Injektion in karbonatischen Lagerstätten aufgedeckt. Durch Simulation der Lösungsreaktionen unter verschiedenen Verdrängungsdruckdifferenzen (0,5 ~ 2,0 MPa), Rückdruck (10,0 ~ 50,0 MPa) und Temperaturen (40 ~ 140 ℃) wurden die Reaktionskinetikmerkmale und die Porenentwicklungsgesetze für diese Bedingungen bestimmt. Die Forschungsergebnisse zeigen: ① Eine Erhöhung der Druckdifferenz erweitert den Verteilungsbereich der Flüssigkeit und erhöht die Konzentration von Wasserstoffionen in den Poren, was die Löslichkeit verbessert; die aufgelöste Menge an karbonatischem Gestein stieg von 10,6 % auf 17,9 %. ② Eine Erhöhung des Rückdrucks steigert die Löslichkeit von CO₂, erhöht die Konzentration von Wasserstoffionen und die Säure der Lösung, fördert die Lösungsreaktion; die Menge des gelösten karbonatischen Gesteins stieg von 10,6 % auf 19,0 %. ③ Unter Hochtemperaturbedingungen führt die verringerte Löslichkeit von CO₂ zu einem Rückgang der Wasserstoffionenkonzentration und hemmt die Lösungsreaktion teilweise, jedoch dominiert der Effekt der erhöhten Reaktionsgeschwindigkeit, und die gelöste Menge an karbonatischem Gestein steigt weiter an, schließlich von 10,6 % auf 42,7 %. Darüber hinaus wurden unter allen Betriebsbedingungen deutlich ungleichmäßige Lösungsmerkmale beobachtet, was bestätigt, dass die Porenstruktur die Form der Lösungsreaktion kontrolliert.

lattice Boltzmann Methode (LBM); Reaktionskinetik; Mineralauflösung; Porenskalen-Simulation; CO₂-Wasser-Gestein-System; Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS)